Objectif : concevoir, assembler, instrumenter et documenter un arbre solaire low tech, combinant esthétique et fonctionnalité : capteurs photovoltaïques, câblage, conversion, stockage, mesure, valorisation sociale/environnementale.

Séance 1 (4h) – Découverte, analyse et enjeux du système arbre solaire

Objectifs

  • Comprendre le concept de l’arbre solaire : structure, panneaux, stockage, esthétique.

  • Identifier les composants essentiels d’un système photovoltaïque low tech.

Consignes

  • Étudiez des exemples d’arbres solaires (photos, schémas, vidéos, modèles réels ou imaginaires).

  • Listez tous les éléments fonctionnels : panneaux solaires, structure/support, câblage, batterie ou stockage, interface (USB, éclairage…).

  • Réfléchissez aux usages, contraintes : alimentation de petits appareils, espace public, coût, robustesse, intégration paysagère.

  • Réalisez un schéma-bloc annoté du système énergétique de l’arbre solaire.

Travail à rendre

Séance 2 (4h) – Cahier des charges et conception détaillée

Objectifs

  • Formaliser les besoins et enjeux du prototype.

  • Concevoir l’architecture mécanique et électrique : panneaux, branchements, stockage, sécurité.

Consignes

Travail à rendre

  • Cahier des charges validé.

  • Schéma détaillé et validé du montage et d’implantation.

  • Planning équipe/tâches.

Séance 3 (4h) – Construction, montage et premiers essais

Objectifs

  • Assembler la structure et les modules photovoltaïques.

  • Vérifier la conversion, le stockage et la sécurité électrique.

Consignes

  • Maquette

    • Assemblez la structure/support selon le schéma, fixez les panneaux à des positions stratégiques pour maximiser l’exposition solaire.

    • Installez le câblage, la régulation, le stockage (batterie, supercondensateur, etc.).

    • Testez la production électrique (tension/intensité) sous lumière/ensoleillement.

    • Notez toute difficulté et solution proposée, prenez des photos des étapes.

Travail à rendre

  • Fichier Tinkercad Circuits

  • Rapport d’assemblage (étapes, schémas, photos, problèmes/solutions).

  • Tableau des premiers essais de production d’énergie.

  • Liste des points faibles et améliorations possibles.

Séance 4 (4h) – Instrumentation, mesure et optimisation

Objectifs

  • Installer et tester les instruments de mesure : tension, courant, puissance, énergie stockée.

  • Réaliser des tests d’optimisation : orientation, propreté, câblage, gestion énergie.

Consignes

  • Installez multimètres, modules de mesure, éventuellement logger pour données sur plusieurs heures/jours.

  • Établissez un protocole de test : horaires, conditions météo, orientation, connexion de charges (lampe, smartphone…).

  • Analysez les résultats : rendement, variation selon météo/placement.

  • Documentez la méthode, présentez graphiques/tableaux des mesures, proposez des améliorations.

  • Analyse quantitative de l'impact cf  Analyse du Cycle de Vie (ACV)

Travail à rendre

  • Tableaux/graphiques de mesures et protocoles utilisés.

  • Fiche méthode d’instrumentation et test.

  • Rapport d’analyse énergétique et pistes d’optimisation.

Séance 5 (4h) – Valorisation, usages réels et ouverture sociale

Objectifs

  • Valoriser le projet : usages réels, interface/accessibilité, ouverture sociale et paysagère.

  • Proposer des adaptations ou évolutions du concept.

Consignes

  • Concevez une interface utilisateur simple (USB, prise, affichage LED…), testez son efficacité.

  • Imaginez et documentez les usages possibles : recharge dans les espaces publics, éclairage autonome, sensibilisation à l'énergie renouvelable.

  • Réfléchissez aux impacts sociaux/environnementaux : durabilité, entretien, accessibilité à tous.

  • Rédigez un bilan d’usage, intégrant vos propositions et les retours utilisateurs/testeurs.

Travail à rendre

Séance 6 (4h) – Validation, documentation et restitution finale

Objectifs

  • Finaliser la documentation technique, pédagogique et sociale.

  • Préparer et réaliser une restitution orale/visuelle du projet (démonstration, poster, vidéo).

Consignes

  • Testez le système en conditions réelles : journée, éclairage, recharge/test d’appareils.

  • Finalisez schémas, guides, notices, dossiers de synthèse.

  • Préparez la présentation orale ou vidéo : diaporama, poster, bilan, ouverture (intégration dans une école, un parc, mise en réseau d’arbres solaires…).

  • Mettez en avant la simplicité, la modularité, la valorisation sociale/paysagère du projet.

Travail à rendre

  • Dossier final (documentation, schémas, guides, photos/vidéos, notices d’utilisation).

  • Grille de validation technique et sociale.

  • Présentation orale/visuelle à la classe/groupe.

Conseils pour toutes les séances

  • Travaillez toujours en équipe, archivez chaque étape (textes, schémas, photos, datas).

  • Valorisez la simplicité, l’intégration paysagère, l’ouverture aux usages réels et la durabilité.

  • Pensez aux possibilités d'extension : arbre solaire intelligent, réseau collaboratif, mobilier urbain...